第四章 2.光电效应-2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册【新课程同步训练】学习手册（人教版）

学 第四章 原子结构和波粒二象性 化， 如重力、 动能、 长度等， B 、 C 、 D 错 误； 但在量子力学中， 物理量只能以确定的 大小一份一份地进行变化， 具体有多大要随 体系所处的状态而定。 这种物理量只能采取 某些分离数值的特征叫作量子化， A 正确。 答案： A 变式训练 3 （多选） 对于带电微粒在辐射和吸收能 量时的特点， 以下说法正确的是 （ ） A. 以某一个最小能量值一份一份地辐射或 吸收 B. 辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍 C. 吸收的能量可以是连续的 D. 辐射和吸收的能量是量子化的 拓 展 创 新 自然界中由于具有一定的温度， 会不断 向外辐射电磁波， 这种辐射因与温度有关， 称为热辐射。 热辐射具有如下特点： ① 辐射 的能量中包含各种波长的电磁波； ② 物体温 度越高， 单位时间从物体表面单位面积上辐 射的能量越大； ③ 在辐射总量中， 各种波长 所占的百分比不同。 处于一定温度的物体在向外辐射电磁能 量的同时， 也要吸收由其他物体辐射的电磁 能量， 如它处在平衡状态， 则能量保持不 变。 若不考物体表面性质对辐射与吸收的影 响， 我们定义一种理想的物体， 它能 100% 地吸收入射到其表面的电磁辐射， 这样的物 体称为黑体。 单位时间从黑体表面单位面积 辐射的电磁的总能量与黑体绝对温度的四次 方成正比 ， 即 P 0 =滓T 4 ， 其中常量 滓=5.67× 10 -8 W/ （ m 2 · K 4 ） 变式训练答案 1. AD 2. B 3. ABD 知 识 梳 理 知识点 1 光电效应现象 1. 1887 年， 赫兹在研究电磁波的实验中发 现了光电效应现象。 2. 定义： 照射到金属表面的光能使金属中的 电子从表面逸出。 这个现象称为光电效 应， 这种电子常被称为光电子。 注意： 定义中的光包括不可见光。 如图所示， 用弧光灯照射锌板， 与锌板 相连的验电器就带正电， 即锌板也带正电。 这说明锌板在光的 照射下发射出了电 子。 本实验中使锌 板发出电子的是弧 光灯中发出的紫外线。 知识点 2 光电效应的实验规律 1. 研究光电效应的实验装置如图所示。 阴极 K 和阳极 A 是密封在真空玻璃管中的两 个电极， K 在受到光照时能够发射光电 子。 电源加在 K 与 A 之间的电压大小可 以调整， 正负极也可以对调。 2. 光 电 效 应 弧光灯 锌板 验电器 87 学 第三册 （人教版）高中物理选择性必修 2. 光电效应的实验结果 （ 1 ） 在入射光的强度与频率不变的情况下， I-U 的实验曲线如图所示。 曲线表明， 当加速电压 U 增加到一定值时， 光电流 达到饱和值 I m ， 这是因为单位时间内从 阴极 K 射出的光电子全部到达阳极 A 。 若单位时间内从阴极 K 上逸出的光电 子数目为 n ， 则饱和电流 I m ＝ne ， 式中 e 为电子电荷量。 （ 2 ） 当电压 U 减小到 0 ， 并开始反向时， 光 电流并没有降为 0 ， 这就表明从阴极 K 逸出的光电子具有初动能。 所以尽管有 电场阻碍它运动， 仍有部分光电子到达 阳极 A 。 但是当反向电压等于 U c 时 ， 就能阻止所有的光电子飞向阳极 A ， 使 光电流降为 0 ， 这个电压叫遏止电压， 它使具有最大初速度的电子也不能到达 阳极 A 。 如果不考虑在测量遏止电压时 回路中的接触电势差， 那么我们就能根 据遏止电压 U c 来确定电子的最大初速 度 v m 和最大初动能， 即 1 2 mv 2 m =eU c 。 （ 3 ） 在用相同频率不同强度的光去照射阴极 K 时， 得到的 I-U 曲线如图甲所示。 它 显示出对于不同强度的光， U c 是相同 的。 这说明同频率、 不同强度的光所产 生的光电子的最大初动能是相同的。 （ 4 ） 用不同频率的光去照射阴极 K 时， 实验 结果是频率越高， U c 越大， 如图乙所 示， 并且 ν 与 U c 呈线性关系。 如图丙 所示， 频率低于 ν c 的光， 不论强度多 大， 都不能产生光电子， 因此 ν c 称为截 止频率。 对于不同的材料， 截止频率 不同。 3. 光电效应的实验规律 （ 1 ） 每种金属都有相应的极限频率 ν c ， 频率 低于 ν c 的入射光， 无论光的强度多大， 照射时间多长， 都不能使光电子逸出。 （ 2 ） 当入射光的频率 ν 大于等于金属的极限 频率时， 会有光电子逸出。 光电子的最 大初动能 （或遏止电压） 与入射光线的 强度无关， 而只与入射光的频率有关。 频率越高， 光电子的初动能就越大。 （ 3 ） 保持入射光频率不变， 饱和电流 I m 的大 小与入射光的强度成正比， 也就是单位 时间内逸出的光电子数目与入射光的强 度成